- 电解池
- 共5205题
如下图所示装置中,b电极用金属M制成,a、c、d为石墨电极,接通电源,金属M沉积于b极,同时a、d电极上产生气泡。试回答
(1)a为_________极,c极的电极反应式为:________________。
(2)电解开始时,在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液,你能观察到的现象是________________。电解进行一段时间后,罩在c极上的试管中也收集到了气体,此时c极上的电极反应为:________________。
(3)当d电极上收集到44.8ml气体(标准状况)时停止电解,若b电极上沉积金属M的质量为0.432g,则此金属的摩尔质量为________________。
(4)电解停止后加蒸馏水使A烧杯中的溶液体积仍为200 ml,取这种溶液加入到25.0 ml 0.100 mol·L-1的HCl溶液中,当加入31.25 ml 溶液时刚好沉淀完全。由此可知电解前A烧杯中MNO3溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。
正确答案
(1)阳;2I--2e-==I2(2)C极附近的溶液首先变为蓝色;4OH-- 4e-==2H2O+O2↑
(3)108g/mol
(4)0.1mol·L-1
(1)现有如下两个反应:
(A)NaOH + HCl = NaCl + H2O (B)2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2
①根据两反应本质判断,____________能设计成原电池(填“A”或“B”)。
②如果(A或B)不能,说明其原因______________________。
(2)如图所示装置,烧杯中盛有滴有酚酞的NaCl饱和溶液,C(1)、C(2)为多孔石墨电极。
①接通S1后,两极均有气体生成,C(1)附近溶液显_______________色。装置内发生的总反应化学方程式为______________________________。
②若有11.7g NaCl发生反应,理论上生成Cl2的体积(标准状况)为________________。
③反应一段时间后(电极未脱离液面),断开S1,接通S2,观察到二极管发光。此时:C(2)的电极反应式是
________________________________。
正确答案
(1)①B;②A的反应是非氧化还原反应,没有电子转移
(1)①红色;2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH;②2.24L;③Cl2+2e-==2Cl-
(8分)常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积),根据图中信息(Ⅰ、Ⅱ两极分别代表两极各自产生的气体体积),通过计算推测:
(1)原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
(2)t2时所得溶液的pH。
正确答案
略
(6分)按图所示装置,以石墨为电极电解氯化铜溶液。
(1)阴极为 (“A”或“B”),阴极电极反应式
(2)如要用电解的方法精炼铜,电解液选用CuSO4溶液,则阳极的材料是 (填写“粗铜”或“纯铜”)
阳极电极反应式为(不写杂质的) 。
正确答案
略
图为相互串联的甲、乙两电解池.试回答:
(1)若甲电解池利用电解原理在铁上镀银,则A是 (填电极材料),电极反应式 ;B(要求同A)是 ,电极反应式 ;应选用的电解质溶液是 。
(2)乙电解池中若滴入少量酚酞试液,开始电解一段时间,铁极附近呈 ,C极附近呈 。
(3)若甲电解池阴极增重4.32g,则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是 。
(4)若乙电解池中剩余溶液仍为400mL,则电解后所得溶液中新生成溶质的物质的量浓度为 mol•L-1,溶液的pH等于 。
正确答案
(1)铁、阴极,Ag++e-═Ag;银、阳极、Ag-e-═Ag+; 硝酸银溶液。
(2)红;浅黄绿
(3)448mL
(4)0.1mol/L;13
(1)甲池是电镀池,铁作阴极,银作阳极,阴极上银离子得电子发生还原反应,电极反应式为Ag++e-═Ag,阳极上银失电子发生氧化反应,电极反应式为Ag-e-═Ag+,电解质溶液为可溶性的硝酸银溶液。
(2)乙是电解池,碳电极上氯离子放电生成氯气,铁电极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中生成氢氧根离子,导致铁电极附近溶液呈碱性,酚酞试剂遇碱变红色,所以铁电极附近溶液变红色,碳电极上生成氯气,氯气是浅黄绿色气体,溶于水而使溶液呈浅黄绿色,所以C电极附近呈浅黄绿色。
(3)甲池中阴极上析出银,若甲电解池阴极增重4.32g,转移电子的物质的量=4.32g÷108g/mol=0.04mol,乙池中阳极上生成氯气,生成1mol氯气转移电子的物质的量是2mol,当转移0.04mol电子时生成氯气的物质的量为0.02mol,则氧气体积=0.02mol×22.4L/mol=0.224L=448mL。
(4)乙池中电池反应式为2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,根据氯气和氢氧化钠的关系式知,生成0.02mol氯气时同时生成0.04mol氢氧化钠,则氢氧化钠的物质的量浓度=0.04mol÷0.4L=0.1mol/L,则溶液中氢离子浓度=10−14/0.1
mol/L=10-13 mol/L,所以其pH=13。
(13分)
海水是巨大的化学资源宝库。
Ⅰ.从海水中可以提取氯、溴、碘等卤族元素。
(1)Cl2的电子式是 。
(2)已知:X2 (g)+H2(g)2HX(g) (X2表示Cl2、Br2和I2)。
下图表示平衡常数K与温度t的关系。
①ΔH 表示X2与H2反应的焓变,ΔH 0。(填“>”、“<”或“=”)
② 曲线a表示的是 (填“Cl2”、“Br2”或“I2”)与H2反应时K与t的关系。
Ⅱ.海水淡化具有广泛的应用前景,淡化前需对海水进行预处理。
(1)通常用明矾[K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]作混凝剂,降低浊度。明矾水解的离子方程式是 。
(2)用下图所示NaClO的发生装置对海水进行消毒和灭藻处理。
① 装置中由NaCl转化为NaClO的化学方程式是 。
② 海水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等杂质离子,处理过程中装置的阴极易产生水垢,其主要成分是Mg(OH)2和CaCO3。生成CaCO3的离子方程式是 。
③ 若每隔5-10 min倒换一次电极电性,可有效地解决阴极的结垢问题。
试用电极反应式并结合必要的文字进行解释 。
正确答案
(13分)
Ⅰ.(1) (1分);
(2)① <(2分); ② Cl2(2分)。
Ⅱ.(1)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ (2分);
(2)① 2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2↑ (1分);
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O (1分);
② Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O (2分);
③阴极结垢后倒换电极电性,阴极变为阳极,其电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑,产生的氯气与水发生反应:Cl2+H2O=HCl+HClO,使该电极附近溶液呈酸性,从而将Mg(OH)2和CaCO3溶解而达到除垢的目的。 (2分)
试题分析:Ⅰ.(1)氯气分子中的Cl原子之间形成1对共用电子对,所以电子式为
(2)①由图可知,每条曲线都是随温度升高,K值减小,所以升高温度,平衡逆向移动,正反应是放热反应,ΔH<0;
②同一温度时,a曲线的K值最大,说明卤素单质与氢气化合的能力最强,Cl2、Br2和I2中Cl2的氧化性最强,所以最易与氢气化合的是氯气,所以a曲线表示Cl2与H2反应时K与t的关系。
Ⅱ.(1)明矾中的铝离子水解生成氢氧化铝胶体,具有较大的吸附面积,降低浊度。水解的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ ;
(2)① 此装置是电解装置,海水中的氯化钠电解生成氯气、氢气、氢氧化钠,装置中不存在隔气装置,使生成的氯气与氢氧化钠反应生成了次氯酸钠,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2↑,2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O;
②装置的阴极是氢离子放电,导致阴极的OH-离子浓度增大,与海水中的HCO3-反应生成CO32-,再与Ca2+结合生成碳酸钙沉淀,化学方程式为:Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O;
③每隔5-10 min倒换一次电极电性,则阴极变阳极,阳极是氯离子放电生成氯气,2Cl--2e-=Cl2↑,氯气溶于水生成盐酸和次氯酸,Cl2+H2O=HCl+HClO,使该电极附近溶液呈酸性,从而将Mg(OH)2和CaCO3溶解而达到除垢的目的。
某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Mg2+)作系列探究,装置如图所示:
(1)电解时,甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊,请用离子方程式表示原因:
___________________________________________________________________________________。
(2)一段时间后,你认为C中溶液可能出现的现象是_________________________________,请用离
子方程式表示原因______________________________________________________。
(3)随着反应的进行,兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去主要原因提出了如下假设,请你完成假设二。
假设一:B中逸出气体与水反应生成的物质有强氧化性,使红色逐渐褪去;
假设二:______________________________________________________________________。
(4)请你设计实验验证上述假设一,写出实验步骤及结论:_____________________________________。
正确答案
(1)2H2O+2e- = 2OH-+H2↑,Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓(共2分,每个1分。若写成水电离、再H+得电子生成氢气和OH-与Mg2+反应生成沉淀的过程,也给分)
(2)有淡黄色沉淀(1分); Cl2+S2-=2Cl-+S↓(2分)
(3)可能是H+中和了OH-而褪色。(1分)
(4)取少量D中褪色后的溶液于试管中,加入稍过量的NaOH溶液,若不变红,则假设一正确。(2分,其它合理答案也可以)
试题分析:(1)根据装置图可知,电极a与电源的负极相连,作阴极,溶液中的氢离子放电。随着氢离子的放电,a电极附近水的电离被促进,从而导致a电极负极溶液中OH-浓度增大。又因为溶液中含有镁离子,因此会产生氢氧化镁白色沉淀,有关的电极反应式为2H++2e-= H2↑、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓。
(2)b电极与电源的正极相连,作阳极,溶液中的氯离子放电生成氯气。氯气具有强氧化性,能把硫离子氧化生成单质S沉淀,从而使溶液变混浊,因此C中溶液可能出现的现象是有淡黄色沉淀,反应的离子方程式为Cl2+S2-==2Cl-+S↓。
(3)由于氯气溶于水生成次氯酸和盐酸,溶液显酸性,因此褪色的原因也可能是H+中和了OH-而褪色。
(4)由于次氯酸的氧化而褪色是不可逆的,即向褪色后的溶液中再滴加氢氧化钠溶液,则不会恢复用来的颜色,据此可以验证。因此正确的操作是取少量D中褪色后的溶液于试管中,加入稍过量的NaOH溶液,若不变红,则假设一正确。
(12分)【化学——化学与技术】
海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来,既可以解决淡水资源缺乏的问题,又可以充分利用海洋资源。
(1)多级闪蒸法是目前“海水淡化”的主要技术。该法是在一定条件下将海水变成蒸汽,蒸汽经过冷却而得高纯度淡水。由此可判断多级闪蒸法是 (填“物理变化” 或“化学变化”)。
(2)利用海水晒盐的原理是 ;分离食盐晶体后的母液中含有KCl、MgCl2,经过分离、提纯后,可用于 。
(3)“氯碱工业”利用电解饱和食盐水制得重要化工产品。在氯碱工业中,隔膜法电解(如图甲所示)工艺逐渐被离子交换膜电解(如图乙所示)技术取代。
①写出两电极的反应式:阳极 ,阴极 。
②石棉隔膜的作用是 。离子交换膜电解槽中⑥、⑦分别是 、 。
正确答案
(1)物理变化(1分)
(2)蒸发、结晶 (1分) 工业上冶炼金属钾和镁(2分)
(3)①2Cl--2e-=Cl2↑(2分) 2H++2e- =H2↑(2分)
② 分成阴、阳两极室,阻止气体通过(2分) NaOH溶液(1分) Na+(1分)
试题分析:(1)海水变成蒸汽,蒸汽经过冷却而得高纯度淡水为物质状态的变化,没有生成新物质,所以多级闪蒸法是物理变化。
(2)食盐的溶解度受温度的影响小,从食盐溶液中获得食盐主要利用阳光和风蒸发水分,使氯化钠成晶体析出;分离食盐晶体后的母液中含有KCl、MgCl2,经过分离、提纯后,可用电解法冶炼金属钾和镁。
(3)①用惰性电极电解饱和食盐水时, Cl-的放电能力强于OH-,阳极氯离子失去电子,发生氧化反应,电极方程式为:2Cl--2e-═Cl2↑,阴极是氢离子放电生成氢气,阴极发生反应的电极方程式为:2H++2e-═H2↑
②如果Cl2和NaOH溶液接触,发生反应2NaOH+Cl2═NaClO+NaCl+H2O,为了防止Cl2和NaOH反应,石棉隔膜的作用是分成阴、阳两极室,阻止气体通过;电解饱和食盐水时电解槽离子膜,允许阳离子和水分子通过,不允许阴离子通过;阴极是氢离子放电生成氢气,同时生成氢氧化钠,所以⑥为氢氧化钠,⑦为Na+。
(13分)Ⅰ.一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。
(1)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) 该反应的ΔH ▲ 0 (选填“>”或“=”或“<”)。
(2)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)+C(s)=2CO(g) ΔH2=+ 172.5 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
请写出CO除SO2的热化学方程式 ▲ 。
(3)下图中左图是一碳酸盐燃料电池,它以CO为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,右图是粗铜精炼的装置图,现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。回答下列问题:
①写出A极发生的电极反应式 ▲ 。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验,则B极应该与▲ 极(填:“C”或“D”)相连。
③当消耗2.24 L(标况下)CO时,粗铜电极理论上减少铜的质量 ▲ (填:“大于”、“等于” 或“小于”)6.4克。
Ⅱ.(1)已知Na2CrO4溶液酸化时发生的反应为:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,若1L酸化后所得溶液中铬元素的总物质的量为0.55 mol,CrO42-有10/11转化为Cr2O72-。又知:常温时该反应的平衡常数K=1014。上述酸化后所得溶液的pH= ▲ 。
(2)根据有关国家标准,含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7 mol·L-1以下才能排放。含CrO42-的废水处理通常有以下两种方法。
①沉淀法:加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10],再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2+。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2+的浓度应不小于 ▲ mol·L-1,然后再进行后续处理方能达到国家排放标准。
②还原法:CrO42-Cr3+Cr(OH)3。用该方法处理10 m3 CrO42-的物质的量浓度为1.0×10—3 mol·L-1的废水,至少需要绿矾(FeSO4·7H2O,相对分子质量为278) ▲ Kg(保留两位小数)。
正确答案
(13分)Ⅰ.(1)<(1分)
(2)2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=-270 kJ·mol-1(2分)
(3)①CO -2e- + CO3 2―=2CO2 (2分)② D(1分) ③小于(1分)
Ⅱ.(1) 6 (2分)
(3)2.4×10-4(2分) 8.34(2分)
略
如图是以石墨为电极电解CuCl2溶液的装置示意图。
(1)电解过程中能量转化的主要形式是 。
(2)电解一段时间后,b电极上可观察到的现象是 。
(3)电解过程中,a电极为 极,该电极上发生的电极反应式为: ,检验该电极产物的方法 。
正确答案
(1)电能转化为化学能
(2)析出红色固体
(3)阳极 2Cl-— 2e- = Cl2↑ 将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近a极,若试纸变蓝,说明有氯气生成
试题分析:(1)该装置图是以石墨为电极电解CuCl2溶液的装置示意图。即将电能转化为化学能的装置。(2)在CuCl2溶液中含有的阳离子有Cu2+、H+,由于放电能力Cu2+>H+,所以在阴极b上发生反应Cu2++2e-=Cu.析出红色固体.(3)由于a电极与电源的正极连接,是阳极。由于在该溶液中含有的阴离子有Cl-、OH-,放电能力Cl->OH-,所以该电极上发生的电极反应式为2Cl-— 2e- = Cl2↑。检验该电极产物Cl2的方法是利用其强的氧化性,可以把KI氧化为I2,I2遇淀粉会变为蓝色。
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